Transporte de ondas en metamateriales elásticos

Los metamateriales tienen propiedades ondulatorias novedosas las cuales los hacen especiales. A pesar de que no existe una definición que sea aceptada por todas las ramas de la ciencia, discutimos varias de las distintas características reportadas en la literatura que los clasifican como metamateriales. Presentamos el diseño de un metamaterial 2D el cual consta de dos pequeños rectángulos acoplados mediante una pequeña viga. Describimos analíticamente la perturbación que ejerce la viga que acopla ambas celdas, tal y como lo hacen Daraio Et al. [1] y que da como resultado un interesante fenómeno como lo es velocidad de grupo próxima a cero en un intervalo de frecuencia específico. Mediante el software COMSOL Multiphysics obtenemos diversas estructuras de bandas del metamaterial como función de las posiciones simétricas y antisimétricas de la viga que acopla ambas placas. Se obtiene una velocidad de grupo anisotrópica alrededor de los 20 kHz y con un ancho de banda de 500 Hz aproximadamente. Con un ancho de banda de más de Logrando controlar la direccionalidad y velocidad de propagación de un paquete de ondas en el plano compresionales, siendo 400 m/s en una dirección y 40 m/s en la otra. Esto representa un factor de diez veces más rápida en una dirección preferencial respecto de la velocidad ya muy conocida de las ondas compresionales de 5000 m/s, abriendo un poco más el camino en el control y ralentización de ondas para aplicaciones tecnológicas. Finalmente se diseña un metamaterial de tamaño finito, permitiendo a colaboradores experimentales medir experimentalmente la propiedad del metamaterial.

Metamaterials have novel physical properties that make them special. Although there is no definition that is accepted by all branches of science, the different characteristics published in the literature that must be met to be considered metamaterials are discussed. We present the design of a 2D metamaterial formed by two small rectangles coupled by a small beam. We analytically describe the perturbation exerted by the beam that couples both cells, as did Daraio et al. [1] and which results in an interesting phenomenon such as group velocity close to zero in a specific frequency range. Using the COMSOL Multiphysics software, we obtain diverse band structures of the metamaterial as a function of the symmetric and antisymmetric positions of the beam that couples both plates. An anisotropic group velocity is obtained around approximately 20 kHz. Managing to control the directionality and speed of propagation of a wave packet, being 400 m/s in one direction and 40 m/s in the other. This represents a factor of ten times faster in a preferential direction, opening the way a little more in controlling and slowing down waves for technological applications. Finally, a metamaterial of finite size is designed, allowing experimental collaborators to experimentally measure the property of the metamaterial.